1. “化学链燃烧”是新的燃烧概念，即燃料不直接与空气接触燃烧，而是以载氧体在两个反应器之间的循环来实现燃料较低温度下燃烧的过程。该过程具有无火焰、低污染、高效率等特点。氧化镍（NiO）作载氧体的“化学链燃烧”过程如下图所示，相比直接燃烧甲烷，对该技术的评价错误的是（
A.反应更充分、能源利用率高
B.较安全，减少爆炸风险
C.消耗等质量甲烷，参加反应氧气较少
D.有利于分离和回收较纯净的二氧化碳
C
）A.反应更充分、能源利用率高
B.较安全，减少爆炸风险
C.消耗等质量甲烷，参加反应氧气较少
D.有利于分离和回收较纯净的二氧化碳
答案：1. C
解析：
【分析】
首先明确化学链燃烧的原理：载氧体NiO在空气反应器中与空气中的O₂反应生成NiO，在燃料反应器中，NiO作为载氧体将燃料CH₄氧化为H₂O和CO₂，自身被还原为Ni，实现循环。接下来逐一分析选项：
选项A：化学链燃烧避免直接燃烧的能量损耗，反应更充分，能源利用率更高，评价正确。
选项B：燃料不直接与空气接触，无明火，能减少爆炸风险，更安全，评价正确。
选项C：甲烷完全燃烧的耗氧量由甲烷质量决定，等质量甲烷完全燃烧所需氧气量固定，化学链燃烧中参加反应的氧气量未减少，评价错误。
选项D：燃料反应器产物为CO₂和H₂O，易分离得到纯净CO₂，利于回收，评价正确。题目要求选错误项，故答案为C。
【解析】
化学链燃烧通过载氧体（NiO）循环传递氧，实现燃料间接氧化：
1. 空气反应器：Ni与O₂反应生成NiO（2Ni + O₂ = 2NiO）；
2. 燃料反应器：NiO氧化CH₄，反应为CH₄ + 4NiO = 4Ni + CO₂ + 2H₂O。
对各选项分析：
A项：该过程反应更充分，能量损失少，能源利用率高，正确；
B项：燃料不直接接触空气，无明火，降低爆炸风险，更安全，正确；
C项：等质量甲烷完全燃烧需氧量相同，化学链燃烧中参加反应的氧气量未减少，错误；
D项：产物为CO₂和H₂O，易分离得到纯净CO₂，利于回收，正确。
综上，错误评价为C。
【答案】
C
【知识点】
化学与能源利用、化学反应原理
【点评】
本题考查化学链燃烧的原理及评价，需理解载氧体的循环作用，对比直接燃烧的优缺点，难度适中，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
首先明确化学链燃烧的原理：载氧体NiO在空气反应器中与空气中的O₂反应生成NiO，在燃料反应器中，NiO作为载氧体将燃料CH₄氧化为H₂O和CO₂，自身被还原为Ni，实现循环。接下来逐一分析选项：
选项A：化学链燃烧避免直接燃烧的能量损耗，反应更充分，能源利用率更高，评价正确。
选项B：燃料不直接与空气接触，无明火，能减少爆炸风险，更安全，评价正确。
选项C：甲烷完全燃烧的耗氧量由甲烷质量决定，等质量甲烷完全燃烧所需氧气量固定，化学链燃烧中参加反应的氧气量未减少，评价错误。
选项D：燃料反应器产物为CO₂和H₂O，易分离得到纯净CO₂，利于回收，评价正确。题目要求选错误项，故答案为C。
【解析】
化学链燃烧通过载氧体（NiO）循环传递氧，实现燃料间接氧化：
1. 空气反应器：Ni与O₂反应生成NiO（2Ni + O₂ = 2NiO）；
2. 燃料反应器：NiO氧化CH₄，反应为CH₄ + 4NiO = 4Ni + CO₂ + 2H₂O。
对各选项分析：
A项：该过程反应更充分，能量损失少，能源利用率高，正确；
B项：燃料不直接接触空气，无明火，降低爆炸风险，更安全，正确；
C项：等质量甲烷完全燃烧需氧量相同，化学链燃烧中参加反应的氧气量未减少，错误；
D项：产物为CO₂和H₂O，易分离得到纯净CO₂，利于回收，正确。
综上，错误评价为C。
【答案】
C
【知识点】
化学与能源利用、化学反应原理
【点评】
本题考查化学链燃烧的原理及评价，需理解载氧体的循环作用，对比直接燃烧的优缺点，难度适中，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
2. 能源与生活息息相关。下列利用化学反应获得电能的是 （
A.风力发电
B.水力发电
C.太阳能发电
D.火力发电
D
）A.风力发电
B.水力发电
C.太阳能发电
D.火力发电
答案：2. D
解析：
【分析】
要解决本题，需明确核心：利用化学反应获得电能的本质是能量转化过程中存在化学变化（有新物质生成），即能量转化形式为化学能→电能。因此需逐一分析各选项发电过程的能量转化及是否涉及化学变化，判断是否符合要求。
【解析】
对各选项逐一分析：
A. 风力发电：利用风力带动机械装置转动，将风能转化为电能，过程无新物质生成，属于物理变化，未利用化学反应获得电能；
B. 水力发电：利用水流的势能转化为电能，过程无化学变化，不符合要求；
C. 太阳能发电：将太阳能直接转化为电能，无化学反应发生，不符合；
D. 火力发电：通过燃料的燃烧（燃烧属于化学反应，有新物质生成），先将燃料的化学能转化为热能，再将热能转化为电能，是利用化学反应获得电能，符合要求。
【答案】
D
【知识点】
化学反应与能量转化、物理变化与化学变化
【点评】
本题考查化学反应在能量转化中的应用，属于基础概念题，需准确区分不同发电方式对应的能量转化及变化类型，难度较低，是常见的基础题型。
【难度系数】
0.8
要解决本题，需明确核心：利用化学反应获得电能的本质是能量转化过程中存在化学变化（有新物质生成），即能量转化形式为化学能→电能。因此需逐一分析各选项发电过程的能量转化及是否涉及化学变化，判断是否符合要求。
【解析】
对各选项逐一分析：
A. 风力发电：利用风力带动机械装置转动，将风能转化为电能，过程无新物质生成，属于物理变化，未利用化学反应获得电能；
B. 水力发电：利用水流的势能转化为电能，过程无化学变化，不符合要求；
C. 太阳能发电：将太阳能直接转化为电能，无化学反应发生，不符合；
D. 火力发电：通过燃料的燃烧（燃烧属于化学反应，有新物质生成），先将燃料的化学能转化为热能，再将热能转化为电能，是利用化学反应获得电能，符合要求。
【答案】
D
【知识点】
化学反应与能量转化、物理变化与化学变化
【点评】
本题考查化学反应在能量转化中的应用，属于基础概念题，需准确区分不同发电方式对应的能量转化及变化类型，难度较低，是常见的基础题型。
【难度系数】
0.8
3. 将37.2 g某种天然气水合物(CH₄·xH₂O)与一定量氧气在密闭容器中用电火花引燃，反应后得到二氧化碳、一氧化碳和水蒸气的混合气体的总质量为53.2 g。冷却至室温后将剩余气体缓缓通过灼热的氧化铜充分反应(玻璃管内已进行排空气处理)，如图所示，反应后，足量氢氧化钠溶液增加13.2 g。已知氢氧化钠溶液在实验中可以充分吸收二氧化碳。下列说法正确的是（
A.直接将53.2 g混合气体通入足量澄清石灰水中，最多可以得到10.0 g碳酸钙
B.上述反应生成水的质量为32.4 g
C.经过计算，x=8
D.自然界的该物质已经成为人们生活中广泛使用的新能源
A
）A.直接将53.2 g混合气体通入足量澄清石灰水中，最多可以得到10.0 g碳酸钙
B.上述反应生成水的质量为32.4 g
C.经过计算，x=8
D.自然界的该物质已经成为人们生活中广泛使用的新能源
答案：3. A
解析：
【分析】
首先明确反应流程：天然气水合物$\ce{CH_{4}· xH_{2}O}$与氧气反应生成$\ce{CO}$、$\ce{CO_{2}}$和水蒸气，冷却后水蒸气变为液态，剩余气体为$\ce{CO}$和$\ce{CO_{2}}$；通过灼热$\ce{CuO}$时，$\ce{CO}$转化为$\ce{CO_{2}}$，足量$\ce{NaOH}$溶液吸收所有$\ce{CO_{2}}$，增重的13.2g为总$\ce{CO_{2}}$质量。解题思路：①根据$\ce{NaOH}$增重计算总$\ce{CO_{2}}$的物质的量，确定$\ce{CH_{4}}$中$\ce{C}$的总物质的量；②结合质量守恒、原子守恒计算各物质的量，逐一分析选项正误。
【解析】
1. 计算总$\ce{CO_{2}}$的物质的量：$\ce{NaOH}$溶液增重13.2g为$\ce{CO_{2}}$的质量，故$n(\ce{CO_{2总}})=\frac{13.2g}{44g/mol}=0.3mol$，该$\ce{CO_{2}}$包含原混合气体中的$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$转化生成的$\ce{CO_{2}}$，因此$\ce{CH_{4}}$中$\ce{C}$的总物质的量$n(\ce{C})=0.3mol$，即$n(\ce{CH_{4}})=0.3mol$。
2. 计算氧气的质量：反应后混合气体总质量为53.2g，反应物总质量为水合物（37.2g）+氧气质量，故$m(\ce{O_{2}})=53.2g-37.2g=16g$，$n(\ce{O_{2}})=\frac{16g}{32g/mol}=0.5mol$。
3. 结合原子守恒计算原混合气体中$\ce{CO}$和$\ce{CO_{2}}$的量：设原混合气体中$\ce{CO_{2}}$为$a\ mol$，$\ce{CO}$为$b\ mol$，则：
$\ce{C}$守恒：$a + b = 0.3$；
$\ce{H}$守恒：反应生成的$\ce{H_{2}O}$中$\ce{H}$来自$\ce{CH_{4}}$，故$n(\ce{H_{2}O})=\frac{4× n(\ce{CH_{4}})}{2}=0.6mol$；
$\ce{O}$守恒：$b + 2a + n(\ce{H_{2}O})=2n(\ce{O_{2}})$，代入得$b + 2a +0.6=1$，即$b +2a=0.4$；
联立方程解得：$a=0.1mol$，$b=0.2mol$，即原混合气体中$\ce{CO_{2}}$为0.1mol，$\ce{CO}$为0.2mol。
4. 分析选项：
A：直接通入澄清石灰水，仅原$\ce{CO_{2}}$（0.1mol）生成$\ce{CaCO_{3}}$，$n(\ce{CaCO_{3}})=0.1mol$，质量为$0.1mol×100g/mol=10.0g$，正确；
B：反应生成的水仅来自$\ce{CH_{4}}$的$\ce{H}$，质量为$0.6mol×18g/mol=10.8g≠32.4g$，错误；
C：水合物中结晶水质量=总$\ce{H_{2}O}$质量 - 反应生成的$\ce{H_{2}O}$质量，总$\ce{H_{2}O}$质量=$53.2g-(0.2×28 +0.1×44)=43.2g$，结晶水质量=$43.2g-10.8g=32.4g$，结晶水物质的量=$\frac{32.4g}{18g/mol}=1.8mol$，故$x=\frac{1.8mol}{0.3mol}=6≠8$，错误；
D：天然气水合物（可燃冰）尚未广泛使用，错误。
【答案】
A
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式计算、根据化学式计算
【点评】
本题结合可燃冰燃烧反应，考查守恒法在化学计算中的应用，需理清反应中各物质的转化关系，准确运用原子守恒分析，难度中等，需细致推导。
【难度系数】
0.5
首先明确反应流程：天然气水合物$\ce{CH_{4}· xH_{2}O}$与氧气反应生成$\ce{CO}$、$\ce{CO_{2}}$和水蒸气，冷却后水蒸气变为液态，剩余气体为$\ce{CO}$和$\ce{CO_{2}}$；通过灼热$\ce{CuO}$时，$\ce{CO}$转化为$\ce{CO_{2}}$，足量$\ce{NaOH}$溶液吸收所有$\ce{CO_{2}}$，增重的13.2g为总$\ce{CO_{2}}$质量。解题思路：①根据$\ce{NaOH}$增重计算总$\ce{CO_{2}}$的物质的量，确定$\ce{CH_{4}}$中$\ce{C}$的总物质的量；②结合质量守恒、原子守恒计算各物质的量，逐一分析选项正误。
【解析】
1. 计算总$\ce{CO_{2}}$的物质的量：$\ce{NaOH}$溶液增重13.2g为$\ce{CO_{2}}$的质量，故$n(\ce{CO_{2总}})=\frac{13.2g}{44g/mol}=0.3mol$，该$\ce{CO_{2}}$包含原混合气体中的$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$转化生成的$\ce{CO_{2}}$，因此$\ce{CH_{4}}$中$\ce{C}$的总物质的量$n(\ce{C})=0.3mol$，即$n(\ce{CH_{4}})=0.3mol$。
2. 计算氧气的质量：反应后混合气体总质量为53.2g，反应物总质量为水合物（37.2g）+氧气质量，故$m(\ce{O_{2}})=53.2g-37.2g=16g$，$n(\ce{O_{2}})=\frac{16g}{32g/mol}=0.5mol$。
3. 结合原子守恒计算原混合气体中$\ce{CO}$和$\ce{CO_{2}}$的量：设原混合气体中$\ce{CO_{2}}$为$a\ mol$，$\ce{CO}$为$b\ mol$，则：
$\ce{C}$守恒：$a + b = 0.3$；
$\ce{H}$守恒：反应生成的$\ce{H_{2}O}$中$\ce{H}$来自$\ce{CH_{4}}$，故$n(\ce{H_{2}O})=\frac{4× n(\ce{CH_{4}})}{2}=0.6mol$；
$\ce{O}$守恒：$b + 2a + n(\ce{H_{2}O})=2n(\ce{O_{2}})$，代入得$b + 2a +0.6=1$，即$b +2a=0.4$；
联立方程解得：$a=0.1mol$，$b=0.2mol$，即原混合气体中$\ce{CO_{2}}$为0.1mol，$\ce{CO}$为0.2mol。
4. 分析选项：
A：直接通入澄清石灰水，仅原$\ce{CO_{2}}$（0.1mol）生成$\ce{CaCO_{3}}$，$n(\ce{CaCO_{3}})=0.1mol$，质量为$0.1mol×100g/mol=10.0g$，正确；
B：反应生成的水仅来自$\ce{CH_{4}}$的$\ce{H}$，质量为$0.6mol×18g/mol=10.8g≠32.4g$，错误；
C：水合物中结晶水质量=总$\ce{H_{2}O}$质量 - 反应生成的$\ce{H_{2}O}$质量，总$\ce{H_{2}O}$质量=$53.2g-(0.2×28 +0.1×44)=43.2g$，结晶水质量=$43.2g-10.8g=32.4g$，结晶水物质的量=$\frac{32.4g}{18g/mol}=1.8mol$，故$x=\frac{1.8mol}{0.3mol}=6≠8$，错误；
D：天然气水合物（可燃冰）尚未广泛使用，错误。
【答案】
A
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式计算、根据化学式计算
【点评】
本题结合可燃冰燃烧反应，考查守恒法在化学计算中的应用，需理清反应中各物质的转化关系，准确运用原子守恒分析，难度中等，需细致推导。
【难度系数】
0.5
4. 除$\ce{H_{2}}$、$\ce{CO}$能还原氧化铜外，$\ce{CH_{4}}$及其他一些具有还原性的气体也能与氧化铜发生反应。如：加热时，$\ce{CH_{4}}$能与$\ce{CuO}$反应生成$\ce{Cu}$、$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$。某兴趣小组同学设计了如图所示实验装置（夹持装置已省略），分别对有关气体问题进行探究。请按要求回答相关问题。
【探究Ⅰ】对已知气体性质的探究。
（1）将$\ce{CH_{4}}$气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有
① A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质
② B装置中的固体由白色变成蓝色
③ C装置中的溶液变浑浊
【探究Ⅱ】对气体组成的探究。
（2）气体X可能由$\ce{H_{2}}$、$\ce{CH_{4}}$中的一种或两种组成，同学们按如图所示实验装置对其组成进行探究。
① C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有
② 根据B装置中的固体由白色变成蓝色的现象，得出气体X中含有$\ce{H_{2}}$的结论，请对此结论进行评价，并说明理由：
【探究Ⅰ】对已知气体性质的探究。
（1）将$\ce{CH_{4}}$气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有
①②③
（填序号）。① A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质
② B装置中的固体由白色变成蓝色
③ C装置中的溶液变浑浊
【探究Ⅱ】对气体组成的探究。
（2）气体X可能由$\ce{H_{2}}$、$\ce{CH_{4}}$中的一种或两种组成，同学们按如图所示实验装置对其组成进行探究。
① C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有
$\ce{CH_{4}}$
。② 根据B装置中的固体由白色变成蓝色的现象，得出气体X中含有$\ce{H_{2}}$的结论，请对此结论进行评价，并说明理由：
结论不正确，因为甲烷与氧化铜反应也会生成水
。答案：4. (1) ①②③ (2) $\ce{CH_{4}}$ 结论不正确，因为甲烷与氧化铜反应也会生成水
解析：
【分析】
首先分析探究Ⅰ：CH₄与CuO加热反应生成Cu、H₂O、CO₂，A装置中黑色CuO被还原为红色Cu，B装置中无水CuSO₄遇生成的H₂O变蓝，C装置中澄清石灰水遇生成的CO₂变浑浊，据此判断现象。探究Ⅱ中，C装置变浑浊说明生成CO₂，只有CH₄反应生成CO₂，故气体X含CH₄；B装置变蓝是无水CuSO₄遇水，但CH₄反应也生成水，无法证明有H₂，需考虑产物干扰。
【解析】
（1）CH₄与CuO加热反应：$\ce{CH_{4} + 4CuO\xlongequal{\Delta} 4Cu + CO_{2} + 2H_{2}O}$。①A中黑色CuO变为红色Cu，正确；②B中无水CuSO₄遇生成的H₂O，白色变蓝色，正确；③C中澄清石灰水遇CO₂生成CaCO₃沉淀，溶液变浑浊，正确，故填①②③。（2）①C变浑浊说明有CO₂，H₂与CuO反应只生成H₂O，无CO₂，因此气体X含$\ce{CH_{4}}$；②该结论不正确，因为$\ce{CH_{4}}$与CuO反应也会生成$\ce{H_{2}O}$，会使B装置中无水CuSO₄变蓝，无法证明气体X含$\ce{H_{2}}$。
【答案】
(1) ①②③；(2) ①$\ce{CH_{4}}$；②结论不正确，因为甲烷与氧化铜反应也会生成水
【知识点】
常见气体的还原性、水和二氧化碳的检验
【点评】
本题为实验探究题，结合气体反应产物的检验，考查物质性质与实验分析能力，需注意反应产物对检验的干扰，是化学实验的常见考点。
【难度系数】
0.6
首先分析探究Ⅰ：CH₄与CuO加热反应生成Cu、H₂O、CO₂，A装置中黑色CuO被还原为红色Cu，B装置中无水CuSO₄遇生成的H₂O变蓝，C装置中澄清石灰水遇生成的CO₂变浑浊，据此判断现象。探究Ⅱ中，C装置变浑浊说明生成CO₂，只有CH₄反应生成CO₂，故气体X含CH₄；B装置变蓝是无水CuSO₄遇水，但CH₄反应也生成水，无法证明有H₂，需考虑产物干扰。
【解析】
（1）CH₄与CuO加热反应：$\ce{CH_{4} + 4CuO\xlongequal{\Delta} 4Cu + CO_{2} + 2H_{2}O}$。①A中黑色CuO变为红色Cu，正确；②B中无水CuSO₄遇生成的H₂O，白色变蓝色，正确；③C中澄清石灰水遇CO₂生成CaCO₃沉淀，溶液变浑浊，正确，故填①②③。（2）①C变浑浊说明有CO₂，H₂与CuO反应只生成H₂O，无CO₂，因此气体X含$\ce{CH_{4}}$；②该结论不正确，因为$\ce{CH_{4}}$与CuO反应也会生成$\ce{H_{2}O}$，会使B装置中无水CuSO₄变蓝，无法证明气体X含$\ce{H_{2}}$。
【答案】
(1) ①②③；(2) ①$\ce{CH_{4}}$；②结论不正确，因为甲烷与氧化铜反应也会生成水
【知识点】
常见气体的还原性、水和二氧化碳的检验
【点评】
本题为实验探究题，结合气体反应产物的检验，考查物质性质与实验分析能力，需注意反应产物对检验的干扰，是化学实验的常见考点。
【难度系数】
0.6